Tag Archives: biomassa

Metode Analisis Fraksinasi Biomassa Lignocelulosa

Biomassa lignoselulosa banyak sekali menjadi objek penelitian. Tujuannya untuk macam-macam, karena memang biomassa lignoselulosa ini bisa dimanfaatkan untuk berbagai macam produk. Salah satu analisis yang hampir selalu dilakukan untuk biomassa lingoselulosa adalah analisis kandungan lignin, selulosa dan hemiselulosa. Masalahnya adalalah seringkali data hasil analisis ini tidak selalu klop. Karena satuannya dinyatakan dalam persen (%), mestinya kalau dijumlahkan totalnya menjadi 100%. Nah, banyak data penelitian yang kalau dijumlahkan nilainya >100%. Kan… nggak mungkin.

Salah satu permasalahan dari data ini adalah karena metode analisnya yang tidak fraksional. Pisah-pisah, jadi datanya agak ngaco dan sering tidak masuk akal.Kalau data kurang cocok, pembahasannya pun bisa bias. Metode analisis yang menurut saya paling cocok adalah analisi fraksinasi biomassa lingoselulosa. Menggunakan metode yang dipakai oleh Pak Andrew Chesson dan dipakai juga oleh Pak Datta.

Berikut alur analisisnya:

Analisis fraksional biomassa lignoselulosa untuk kandungan lignin, selulosa dan hemiselulosa.

Refernsinya:

Chesson, A. “The maceration of linen flax under anaerobic conditions.” Journal of Applied Bacteriology 45.2 (1978): 219-230.

Datta, Rathin. “Acidogenic fermentation of lignocellulose–acid yield and conversion of components.” Biotechnology and Bioengineering 23.9 (1981): 2167-2170.

Advertisements

Mengapa Bioetanol Tidak Berkembang di Indonesia…???

Di saat harga BBM kembali dinaikkan oleh pemerintah, orang-orang kembali ribut untuk mencari solusi alternatif pengganti BBM. Salah satu biofuel pengganti/subtitusi bensin adalah bioetanol. Gaung bioetanol pernah booming kurang lebih 8-10 tahunan yang lalu. Rasanya hampir semua orang berlomba-lomba membuat bioetanol, terutama dari singkong/pati. Kebun-kebun singkong dibangun di mana-mana. Pelatihan-pelatihan bioetanol berjamur dan selalu penuh pesertanya. Namun, ini yang sungguh membuat saya terheran-heran, realisasi bioetanol sebagai energi di Indonesia ternyata NOL. Saya ulangi lagi NOOOOL…sodara-sodara….. alias NIHIL….alias NGGAAKKK ADA. Data ini saya peroleh dari website/publikasinya Kementrian ESDM dan informasi langsung dari staf ESDM. Sungguh aneh.

Saya sudah membahasnya di artikel lain, mengapa bioetanol masih diperlukan di Indonesia. Bioetanol belum bisa digantikan oleh biogas, biosolar/biodiesel atau listrik. Kenapa….????? Karena semua motor dan sebagian besar kendaraan di Indonesia masih minum bensin/premium. Mesin bensin beda dengan mesin diesel apalagi mesin biogas atau mesin listrik. Karenanya mesin bensin tidak bisa disuruh minum biosolar dan biogas. Perlu modifikasi sana-sini atau tambah ini-itu.

Pemerintah sudah menaikkan harga bensin/premium menjadi Rp. 8.500 pr liter sejak seminggu yang lalu dengan alasan bahwa subsidi BBM sangat membebani anggaran negera. Terlepas dari pro dan kontra terhadap kebijakan pemerintah tersebut, saya hanya berharap agar momentum kenaikan BBM ini bisa menjadi momentum kebangkitan/kesadaran pemerintah dan bangsa ini untuk mengembangkan biofuel, khususnya bioetanol sebagai alternatif penganti/substitusi bensin. Hanya saja, perasaan saya euforia bioetanol dan biofuel tidak seperti 8 tahun yang lalu. Program ini pernah tidak berjalan alias gagal, dan sepertinya orang-orang sudah trauma dengan kegagalan ini.
Continue reading

Uji aktivitas beta glukosidase

Enzyme beta glucosidase adalah salah satu enzyme penting untuk menghidrolisis selulosa dalam pembuatan etanol dari biomassa lignoselulosa. Ada beberapa metode pengujian aktivitas enzyme beta glukosidase salah satunya menggunakan substrat p-nitrophenyl-B-D- glucopyranoside yang sering disingkat PNP-glu. Referensi dasarnya adalah Herr et al., 1978. Berikut ini penjelasan singkat uji aktivitas beta glukosidase dengan menggunakan PNP-glu sebagai substrate.

Substrat: 2mM PNP-glu dalam 5mM buffer sitrat pH 4.8
Catatan: buffer yang digunakan disesuaikan dengan pH dan buffer yang optimum untuk aktivitas enzyme yang akan diuji. Beberapa literatur menggunakan buffer pada pH 5, pH 4.5 dan lainnya.

Enzyme beta glucosidase: enzyme diencerkan dengan menggunakan buffer sitrat pH 4.8 5mM.
Aktivitas enzyme pada pengenceran ini kurang lebih 2-5 unit/ml. Kalau aktivitasnya belum diketahui perlu dicoba-coba dulu sampai ketemu pengenceran yang memberikan absorbansi di bawah 1.

Suhu: suhu pengujian disesuaikan dengan suhu optimum untuk aktivitas enzyme yang akan diuji, biasanya adalah 50 oC.
Continue reading

Bioethanol Generasi Kedua: Hydrolysis Enzymatic Biomassa Lignoselulosa

Tulisan ini berdasarkan pengalaman mempraktekkan  protokol dari NREL (National Renewable Energy Laboratory) USA, semoga bermanfaat untuk yang sedang penelitian bioethanol selulosa.

NREL menerbitkan dua metode hydrolysis enzymatic, pertama di LAP — dan kedua di Lap … Protokol pertama menjelaskan prosedur untuk menghidrolysis secara enzymatik biomassa lignoselulosa. Di protokol yang kedua sebenarnya sama saja prinsipnya, namun di prosedur ini lebih ditujukan untuk pengujian potensi biomassa lignoselulosa untuk memproduksi ethanol.

Hidrolisis enzimatis untuk pengujian digestibiliti biomassa lignoselulosa. Prosedur kerja utamanya adalah seperti ini:

*)Ini bukan manual/protokol lengkap, kalau mau yang lebih lengkap silahkan baca sendiri di protokolnya NREL.

Continue reading

Download Metode Penelitian Biomassa Lignosellulosa

CARA MENDOWNLOAD

Klik dua kali pada dokumen yang akan didownload. Kemudian ikuti perintah selanjutnya. Kalau ada iklan yang muncul, klik aja iklannya atau langsung ke SKIP ADD yang ada di pojok kanan atas.
Ok. Semoga sukses presentasinya.

Download buku yang lebih lengkap silahkan klik di sini: Daftar Buku Gratis.

Untuk sementara link-link di bawah ini tidak berfungsi, silahkan gunakan link yang ada di atas, mulai nomor urut ke-30.


Berikut ini beberapa dokumen penting untuk penelitian biomassa lignosellulosa. Dokumen ini dari NREL (National Renewable Energy Laboratory) Paklik Sam, USA. Silahkan didownload bin sedot gratis.

  1. Summative Mass Closure — Laboratory Analytical Procedure Review and Integration: Feedstocks, April 2010
  2. Determination of Structural Carbohydrates and Lignin in Biomass, April 2008
  3. Determination of Extractives in Biomass, July 2005
  4. Preparation of Samples for Compositional Analysis, August 2008
  5. Determination of Total Solids in Biomass and Total Dissolved Solids in Liquid Process Samples, March 2008
  6. Determination of Ash in Biomass, July 2005
  7. Determination of Sugars, Byproducts, and Degradation Products in Liquid Fraction Process Samples, December 2006
  8. Determination of Protein Content in Biomass, May 2008
  9. Rounding and Significant Figures, July 2005
  10. Determination of Insoluble Solids in Pretreated Biomass Material, March 2008
  11. Measurement of Cellulase Activities, August 1996
  12. Enzymatic Saccharification of Lignocellulosic Biomass, March 2008
  13. SSF Experimental Protocols: Lignocellulosic Biomass Hydrolysis and Fermentation, October 2001

Prosedur analisa di atas sangat diperlukan oleh temen-temen yang sedang penelitian tentang renewable energi dari biomassa lignoselulosa, terutama bioetanol generasi kedua.
Semoga bermanfaat.

Download buku dan referensi lain: Klik Di Sini.


Referensi yang berkaitan:
cellulosic cell wall
Posted from WordPress for Android

Keunikan Jamur Pelapuk Putih: Selektif mendegradasi lignin

grafik jamur pelapuk putih
Grafik perubahan komponen lignoselulosa (selulosa, hemiselulosa, HWS, dan lignin setelah diinkubasi dengan jamur pelapuk putih). Perhatikan lignin terdegradasi dengan cepat, sedangkan selulosa relatif konstants


Jamur pelapuk putih memiliki keistimewaan yang unik, yaitu kemampuannya untuk mendegradasi lignin. Jamur pelapuk putih sanggup menguraikan lignin secara sempurna menjadi air (H2O) dan karbondioksida (CO2). Lebih menajubkan lagi, dia lebih suka ‘makan’ lignin daripada selulosa.

Secara garis besar selulosa terdiri dari 3 komponen utama, yaitu lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Selulosa berbentuk serat panjang. Rantai selulosa menyatu dengan ikatan hidrogen membentuk serat selulosa. Serat-serat ini diikat menjadi satu oleh hemiselulosa membentuk benang halus. Beberapa serat diikat dan diselubungi oleh lignin.

Hemiselulosa adalah komponen yang paling mudah didegradasi. Selanjutnya, selulosa ‘agak’ mudah terdegradasi. Kebanyakan mikroba suka ‘makan’ selulosa & hemiselulosa ini. Sedangkan lignin adalah komponen yang paling sulit didegradasi, sangat cocok untuk tugasnya sebagai pelindung.  Pelindung lignin ini yang membatasi pemanfaatan biomassa lignoselulosa sebagai bahan baku produk2 lain.

Kekuatan lignin ini bisa dicontohkan sebagai berikut. Dalam proses pembuatan kertas, lignin ini harus dihilangkan. Untuk mengurangi & melarutkan lignin ini dipergunakan asam kuat. Misalnya saja H2SO4, bahan air aki. Air aki saja kalau kena baju langsung bolong. Konsentrasi asam yg digunakan sampai 20% dan dilakukan pada suhu >180oC, takanan 2 bar, selama sekitar 2 jam. Luar biasa energi yang diperlukan untuk melarutkan lignin ini. Pantesan saja banyak mikroba yang tidak suka.

Namun, ternyata lignin ini ada musuhnya, yaitu jamur pelapuk putih. Jamur pelapuk putih hobinya makan lignin, makan yang keras-keras. Heran juga saya. Si jamur ini memngeluarkan enzim yang sangat kuat yang disebut enzim ligninolitik. Paling tidak ada empat enzim, yaitu: LiP, MnP, Lac, dan VP.

Sudah lama aku baca diliteratur klo jamur ini lebih memilih makan lignin daripada holoselulosa. Ada  juga yang mengatakan kalau jamur ini makan lignin dan sedikit makan holoselulosa. Aku lebih percaya pendapat kedua daripada pendapat pertama. Awalnya seperti itu.

Beberapa hari ini aku sedang mengkoreksi data penelitian temen. Data percobaan degradasi lignoselulosa dengan jamur. Awalnya data itu ditampilkan agak membingungkan. Kemudian aku minta data mentahnya. Aku coba olah sendiri. Hitung sana, hitung sini. Bandingkan antar data. Buat grafiknya. Dan coba analisis statistiknya.

Datanya benar-benar mengejutkan aku. Biomassa lignoselulosa mengalami degradasi. Lignin dan hemiselulosa terdegradasi sangat cepat. Tetapi, selulosanya tidak terdegradasi sama sekali. Massa selulosa relatif tetap sama dari awal  sampai akhir percobaan. Aku minta temen dicek ulang data ini untuk lebih meyakinkan lagi. Datanya masih sama. Data ini memperkuat pendapat bahwa jamur pelapuk putih lebih suka makan lignin daripada selulosa.

Hanya saja ada fonomena penurunan kecepatan degradasi lignin dan hemiselulosa. Aku belum tahu kenapa seperti ini.
Data ini masih awal dan saya belum tahu penjelasannya. Perlu analisa pendukung untuk mencari jawabannya.

Namun demikian, hasil ini membuka peluang pemanfaatan jamur yang lebih luas. Dengan bantuan jamur ini selulosa bisa dipanen tanpa perlu melakukan proses yang membutuhkan energi dan biaya tinggi. Setelah selulosa bisa dipanen, mau diolah jadi apa saja bisa.

Jamur mudah ditumbuhkan, mudah diperbanyak, syarat tumbuhnya juga mudah. Ini sangat potensial dilakukan dalam skala sangat besar.

Saat ini penelitian mesti lebih fokus lagi. Pertama, melakukan optimasi dan memepercepat prosesnya. Kalau itu berhasil, target berikutnya adalah melakukannya dalam skala yang besar. Insya Allah.


Artikel saya tentang pemanfaatan jamur pelapuk putih:
BIOLOGICAL PRETREATMENT OF LIGNOCELLULOSES WITH WHITE-ROT FUNGI AND ITS APPLICATIONS: A REVIEW


Posted from WordPress for Android

Teknologi Biopulping

Masood AkhtarCerita singkat tentang teknologi biopulping. Sebenarnya teknologi biopulping sudah cukup lama dikembangkan. Beberapa ahli cukup intens mengembangkan teknologi ini. Salah satunya tim yang diketuai oleh M. Akhtar di Canada. Ada juga tim di Amerika dan Eropa. Tetapi berdasarkan jurnal-jurnal yang aku baca dan beberapa dokumen paten, tim M. Akhtar yang cukup berhasil setelah meneliti hampir 10 tahun sejak awal tahun 90-an.

Teknologi ini dikembangkan karena tuntutan teknologi lama sudah tidak memadai lagi. Teknologi pulping yang saat ini dipakai di industri berdasarkan proses kimai, fisik, atau kombinasi keduanya, yaitu: Mechanical Pulping dan Chemical Pulping. Di bawahnya masih dibagi beberapa kelompok lagi. Misalnya untuk chemical pulping masih dibagi-bagi berdasarkan bahan kimia yang digunakan. Kabarnya menurut orang industri pulp, proses terbaik yang masih mereka pakai adalah pemasakan dengan soda api (NaOH).
Continue reading

Literatur Pilihan untuk Bioethanol Selulosa

Seperti yang sudah saya sampaikan pada posting sebelumnya tentang topik penelitian bioethanol. Di posting ini saya ingin berbagi tentang literatur-literatur yang sebaiknya dibaca jika Anda ingin menekuni tentang bioethanol selulosa ini. Sebagian literature ini gratis, tetapi karena akses internet saya terbatas tidak semua linknya bisa saya berikan. Udah lama sekali dapatnya, lupa dari mana. Semoga bermanfaat.

Breaking the Biological Barrier to Cellulosic Ethanol: A Joint Research Agenda

Buku ini merupakan salah satu hasil workshop biofuel yang dilaksanakan di tahun 2005. Buku ini berisi status teknologi ethanol selulosa saat ini dan tantangan-tantangan ke depan. Dengan membaca buku ini minimal kita bisa tahu kemajuan teknologi bioethanol saat ini. Tentunya dengan melihat di bagian agenda riset (road map) bisa memberi inspirasi penelitian bagi kita.
Continue reading

Karakteristik Lignoselulosa

Lignoselulosa terutama tersusun atas lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Kandungannya bervariasi tergantung pada jenis dan umur tanaman.

Lignin

Lignin adalah polimer tri-dimensional phenylphropanoid yang dihubungkan dengan beberapa ikatan berbeda antara karbon-ke-karbon dan beberapa ikatan lain antara unit phenylprophane yang tidak mudah dihirolisis (33). Di alam lignin ditemukan sebagai bagian integral dari dinding sel tanaman, terbenam di dalam polimer matrik dari selulosa dan hemiselulosa. Lignin adalah polimer dari unit phenylpropene: unit guaiacyl (G) dari prekusor trans-coniferyl-alcohol, syringyl (S) unit dari trans-sihapyl-alcohol, dan p-hydroxyphenyl (H) unit dari prekursor trans-p-coumaryl alcohol. Komposisi lignin di alam sangat bervariasi tergantung pada spesies tanaman. Pengelompokan seperti kayu lunak, kayu keras, dan rumput-rumputan, lignin dapat dibagi menjadi dua kelompok utama, yaitu: guaiacyl lignin dan guaiacyl-syringyl lignin (Gibbs, 1958 in (34)). Guaiacyl lignin adalah produk polimerisasi yang didominasi oleh coniferyl alcohol, sedangkan guaiacyl-syringlyl lignin tersusun atas beberapa bagian dari inti aromatic guaiacyl dan syringyl, bersama dengan sejumlah kecil unit p-hydroxyphenyl. Kayu lunak terutama tersusun atas unit guaiacyl, sedangkan kayu keras juga tersusun atas unit syringyl. Kayu lunak ditemukan lebih resisten untuk didelignifikasi dengan ekstraksi basa daripada kayu keras (35). Hal ini menimbulkan dugaan bahwa guaiacyl lignin membatasi pemekaran (swelling) serat dan dengan demikian menghalangi serangan enzim pada syringyl lignin. Struktur yang lebih resisten dari guaiacyl lignin juga telah diobservasi di dalam study degradasi dari lignin sintetis oleh fungi perombak lignin Phanerochaeta chrysosporium (Faix et al., 1985). Continue reading

Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa: Pretreatment


Baca juga: Pendahuluan | Pretreatment | Hidrolisis Asam |Hidrolisis Enzimatis| Fermentasi | Purifikasi | Literatur


Pretreatment biomassa lignoselulosa harus dilakukan untuk mendapatkan hasil yang tinggi di mana penting untuk pengembangan teknologi biokonversi dalam skala komersial (Mosier, et al., 2005). Pretreatmen merupakan tahapan yang banyak memakan biaya dan berpengaruh besar terhadap biaya keseluruhan proses. Sebagai contoh pretreatment yang baik dapat mengurangi jumlah enzim yang digunakan dalam proses hidrolisis (Wyman, Dale, Elander, Holtzapple, Ladisch, & Lee, Coordinated development of leading biomass pretreatment technologies, 2005) (Wyman, Dale, Elander, Holtzapple, Ladisch, & Lee, Comparative sugar recovery data from laboratory scale application of leading pretreatment technologies to corn stover, 2005). Pretreatment dapat meningkatkan hasil gula yang diperoleh. Gula yang diperoleh tanpa pretreatment kurang dari 20%, sedangkan dengan pretreatment dapat meningkat menjadi 90% dari hasil teoritis (Hamelinck, Hooijdonk, & Faaij, 2005). Tujuan dari pretreatment adalah untuk membuka struktur lignoselulosa agar selulosa menjadi lebih mudah diakses oleh enzim yang memecah polymer polisakarida menjadi monomer gula. Tujuan pretreatment secara skematis ditunjukkan pada Gambar 2.

Pretreatment lignoselulosa

Pretreatment lignoselulosa


Gambar 2. Gambar skema tujuan pretreatment biomassa lignoselulosa (Mosier, et al., 2005).
Continue reading